浅析原料组成对渣油加氢转化性能及催化剂性质的分析

王鸣珲

摘要：由于石油正在不断的减少，同时随着原油重质和劣质化的日益加重以及环境保护法的不断健全，使得如何提升石油的运用率已是目前最为关键的问题之一。渣油作为原油当中非常主要的一个组分，通常它的分子质量都比较大，沸点和粘度也较高，同时它还是原油当中硫、氮、氧化物与胶质的主要提供部分，既是油品加工的重点，又是油品加工的难点。渣油加氢工艺能够有效地改变渣油的性能，提高石油的使用效率。因此本文就对原料组成对渣油加氢转化性能及催化剂性质进行了分析，为今后提高渣油加氢转化性能及催化剂性质方面打下了基础。

关键词：渣油加氢；转化性能；催化剂性质；分析

一、渣油加氢技术的阐述

（一）渣油加氢技术的概况

加氢技术主要是指在氢气及催化剂的作用下对油品进行加工，这对提高原油的生产数量、效率和质量方面都有着较为深刻的意义，同时还能够有效的减少环境污染，保护环境。如今在炼油领域中，特别是一些发达国家及发展中的国家，对加氢工艺的使用范围已远超于其它的工艺，是目前石油加工领域的主要工艺，有着极其重要的地位。渣油加氢技术是根据石油加分馏氢技术研发而来的，是为了去除原料当中的硫、氧、氮等物质，减少残炭值，并且将一些原料油转变为轻质油品。渣油加氢技术刚开始是用来加工低硫燃料油的，只要求硫含量符合要求便可，对其他物质的含量基本没有要求。随着炼油领域的不断壮大，使得渣油加氢技术也被用在了重油轻质原料预处理的环节当中，推动了渣油加氢技术的进步。

（二）影响渣油加氢技术的因素

渣油加氢技术的反应过程主要包括氢解反应与加氢裂化反应，其中反应速度和原料的组成、操作条件有关，影响的因素主要包括以下这几种：（1）反应温度。其是加氢反应中极为关键的一个影响因素，对重金属的脱除、渣油的转化效率和油品的质量都有着非常大的影响。（2）氢分压。它能够体现出反应的压力，氢分压和操作的压力及循环氢的纯度有关，也是加氢反应的关键指标，影响着操作的费用、设备的成本以及催化剂的使用时间。（3）反应时间。加氢反应的时间通常采用空速表示，从某个特定反应器床层上看，当空速变大，就表示着反应时间减小，反应深度也变小。所以减小空速可以有效地增强加氢反应的转化效率。（4）氢油比。它也是加氢反应中非常关键的影响因素，其对加氢反应的影响主要包括：氢分压、催化剂表面的结焦速度、反应物的停留时间、催化剂床层的温度和反应器中液体的分布。

二、实验部分

（一）实验试剂

实验试剂主要包括：99.99%的H2、99.99%N2、NaOH、CS2、甲苯、甘油、正庚烷、石油醚（60～90）、石油醚（90～120）、苯、无水乙醇、导热油、中性氧化铝、水银、直馏精制柴油、95%乙醇、真空泵油、500g变色硅胶和盐酸。

（二）实验仪器和设备

实验的仪器和设备主要包括：CP214的电子天平、THD-0506的恒温水浴、TDL-50B的高速离心机、索氏脂肪抽提器、集气系统、蒸馏系统、溶剂回收系统、相对分子质量测定仪、电子热套、真空泵、真空干燥箱、CNHS/O元素分析仪、核磁共振波谱仪、气相色谱仪、物理吸附仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及CQF0.1和CQF0.5的高压反应釜。

（三）实验步骤

渣油加氢的实验是在高压釜反应器当中进行的，实验步骤为：

第一步，将渣油和处理后的催化剂以1：10的比例加到高压反应釜当中，然后把高压反应釜按要求安好，最后用氢气向釜中吹扫并置换三回。

第二步，等装置全部安完以后开始加热，将温度加热至100～150℃，然后对反应釜当中的原料展开搅拌并连续搅拌，等温度升至规定范围以后，将其作为反应的起点，等反应到达预定时间，则反应完成。反应完成以后把高压釜的加热炉拿出来，并放进凉水当中进行冷却。等高压釜的温度低于100℃时，再将其放进60℃的恒温油浴当中，降低高压釜的组分损失，同时确保每次实验的条件一样。

第三步，等高压釜的温度保持在60士20℃中，再开始排水取气。先将高压釜的排气处和集气设备连接，然后记载取气时温度、气压及气体体积的情况。最后把气样收入进样品袋里，对照气相色谱对所产气体进行研究。

第四步，在排水取气之后，开启高压釜的盖，用移液管快速取得液体产物，然后放进离心试管当中，加入CS2进行稀释，再用高速离心机进行大概五分鐘（5000rpm）的离心分离，这样是为了让液体的产物当中带有微量的催化剂粉末并沉淀分离。最后把离心试管当中没有催化剂的部分放入模拟蒸馏瓶当中进行密封，用来进行模拟蒸馏的研究。

第五步，将高压釜中剩下的混合物用甲苯进行稀释和清洗，然后一并放入索氏脂肪抽提装置里，主要用甲苯溶液对催化剂展开洗涤，一直洗到排出溶液为无色。最后取出脂肪抽提装置当中的催化剂，再装置放进真空干燥箱当中（120℃，10mmHg残压）进行烘干处理，对处理后的催化剂进行研究。

第六步，脂肪抽提装置里的液体产物与溶剂混合物应先采取回收蒸馏，再转至到小的蒸馏烧瓶（150ml）当中展开减压蒸馏，就能取得超过350℃的渣油，最后对渣油展开详细的分析。

通过上述的实验进行数据分析时，要是不计损失，则气体、液体产物与焦炭的收率和应为100%。对焦炭与气体的产量进行确定以后，就能够依照模拟蒸馏的结果算出每个产物的产率。

三、总结

经过对渣油加氢反应的实验，我们可以发现和原料油比，加氢之后所得超过350℃的渣油中硫的量较少，氮的量多，主要因为硫、氮在渣油里的状态不同。渣油加氢技术能够显著增强渣油的性能，提高生产效率。

参考文献

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（作者单位：中国石油辽阳石化分公司）